从材料到任务的大格式窗口

连贯克服了通过先进的制造技术和垂直整合为航空航天和防御制造大窗户的挑战。

 

2024年8月12日coherent

COHERENT 100G QSFP28 DCO收发器

在飞机皮上使用窗口,以允许传感器查看外部场景。

 

Windows在航空航天和防御应用中是一件大事。从字面上看。

实际上,“大格式”窗户 - 通常意味着那些至少一个尺寸大于300毫米(12英寸)的窗户 - 广泛用于机载,太空人来说

但是,当优化多个仪器集成时,通常是首选解决方案。具体而言,通常希望在多个成像和传感系统之间共享一个窗口(例如侦察,靶向和导航),每个窗口都可能在不同的波长频段上运行。减少窗户数在飞机上也很重要(甚至在坦克等地面车辆中),因为它简化了设计并最大化结构完整性。

尤其是防御应用程序的任务始终是平衡法,该法案在指定新设备时优化了尺寸,重量,功率和成本(SWAP-C)效率。挑战是如何平衡有益的权衡取得最佳性能。

 

大格式窗口制造的挑战

事实是,从材料本身开始,制作大格式的窗口提出了许多挑战。它需要高度专业化的设备和专业知识来发展最受欢迎的窗户材料 - 例如蓝宝石或硫化锌多光谱(ZNS MS)- 大尺寸。然后制造出来 - 通常涉及非常高的光学和机械精度 - 然后是抗反射涂层。涂料的范围从简单的膜到复杂的抗反射薄膜,以保护图案化的金属化涂层,以进行电磁干扰(EMI)保护。  

连贯已提供了30多年的防御和航空航天应用程序的大格式窗口,并且是一家垂直整合的制造商 - 从增长到最终涂层和组装 - 用于许多材料天博体育app提供的。天博体育app的经验和能力使天博体育app能够独特地了解制造大格式窗口所涉及的挑战,并开发创新的解决方案,以满足支持这些关键任务应用程序所需的具有挑战性的绩效,交付时间和成本目标。

 

材料问题

在性能和可靠性方面,一致仔细考虑了许多因素以确保需求满足要求,同时考虑了降低风险。

 

Coherent Steelerton DSP

COHERT是一种基于美国的既广泛材料来源,并构造成大窗户。

 

开始,选择正确的材料是大格式窗口生产过程的基石。连贯,天博体育app首先与客户进行详细的对话,以了解他们的特定要求。这是确保成品将达到其性能和成本目标的关键。

天博体育app通常讨论的一些参数包括:

  • 传输范围:窗口的属性必须与其保护的设备完全匹配;也就是说,它必须传输窗户后面的任何仪器所需的所有波长。
  • 机械特性:对压力,机械压力和冲击的抵抗力通常是航空航天和防御应用中的重要考虑因素。物质硬度(影响它可以轻易刮擦或磨损)也可能是一个因素,尽管涂料可以最大程度地减少这一挑战。
  • 热特性:在航空航天和防御应用中经常经历的极端温度可以使热稳定性和热导率关键考虑。 
  • 环境:用于陆生用途,通常要求窗户抵抗暴露于化学物质,天气状况,尤其是盐水的降解。
  • 辐射硬度:这可以用于太空播和高空使用。
  • 重量:每当减轻重量至关重要时,例如飞机和航天器中的重量很重要。
  • 尺寸可用性:最大可用尺寸随材料而变化,并且在某些情况下可能会出现限制。 

在这些因素和成本之间达到适当的平衡通常需要权衡。这就是为什么与彻底了解这些材料及其特性的供应商讨论材料选择的原因。 

下表提供了对材料和主要特征的广泛比较概述。

 

材料

传输范围

机械特性

热特性

耐化学性

密度/重量

COST

蓝宝石

紫外线到MWIR





钻石

uv to lwir

Zns多光谱

可见lwir




ZNS

Mwir至lwir






znse

可见(红色)到lwir







swir to lwir






融合二氧化硅

uv to swir






尖晶石

MWIR可见






Alon

紫外线到MWIR






连贯的大格式窗户使用几种不同的材料,其中大多数天博体育app会生长。没有任何材料最适合所有应用程序,因此,拥有此范围的选择对于满足特定客户绩效和成本目标至关重要。

 

一个优点之一是,这一讨论是在内部种植大多数窗户材料,并与供应商建立了密切的合作伙伴关系,用于天博体育app在外部采购的少数材料。这使天博体育app对每种材料的特征有深刻的了解。生产自己的材料使天博体育app能够控制流程的各个方面并确保一致的质量。在某些情况下,它甚至允许天博体育app自定义材料。例如,天博体育app有特定的方式可以融入其优化其性能。  

 

精密制造

航空航天和防御应用几乎总是要求窗户构成特殊的精度。尺寸公差,平坦度,并行性和传播的波前变形都是至关重要的。满足这些严格规格的困难随着窗口尺寸而大大增加。

这是相干擅长的地方。天博体育app拥有一系列高级生产设备和专有工艺,这些设备能够制造大型光学在各种配置中,同时遵守精确的最高标准。 

,但是天博体育app的承诺不仅仅是制造。天博体育app已经在最先进的计量和质量控制系统上进行了大量投资。这是天博体育app严格衡量和验证规格的能力,使天博体育app能够始终如一地满足客户需求 - 因为如果您无法衡量它,就无法实现。另外,这种仪器使天博体育app能够完全遵守军事和航空航天部门的严格认证和文件要求。

值得指出的一个特定的制造能力是天博体育app独特的“边缘联系”的能力。  这意味着将两个或多个单独的窗口直接连接在一起(边缘到边缘),以产生一个较大的光学元件。这种功能对于从不能生长到足够大的材料的材料中创建大窗户非常宝贵。它通常提供的功能比在机械框架中将多个窗口安装在一起的功能更好。  

 

薄膜涂料

精确的透射光学元件通常会利用薄膜涂层来增强性能,尤其是抗反应(AR)涂料。但是在许多航空航天和防御应用中,窗涂层也可以提高组件耐用性。涂料可以改善对颗粒(如沙子)的耐磨性,或者有助于防止表面降解从暴露于腐蚀性物质(例如盐水或排气烟雾)中。 

与制造一样,与较小尺寸的零件相比,大格式窗口呈现出独特的挑战。一个关键特征是均匀性 - 即实现一致的涂层厚度,这直接影响整个部分的涂层光谱响应。在涂层过程中,大型零件也更容易承受压力和变形。这可能会导致扭曲或破裂,尤其是使用更多脆弱的材料。

在涂层过程中处理和固定装置的较大,更重的窗户也更具挑战性。这增加了处理过程中损坏的风险,并且需要更机械的支持系统。

应对这些挑战需要专业设备和专业知识。连贯具有两者。例如,天博体育app拥有代表几种不同技术的各种沉积室。这些包括传统的蒸发方法,离子束溅射和等离子体辅助的反应性磁控溅射。后者利用高频电场来电离反应气体。 

天博体育app经验丰富的工程团队选择了每种技术,以实现特定的性能目标或在绩效和成本之间取得最佳平衡。 

例如,离子束溅射产生完全致密的涂层,这些涂层耐用且极其稳定。它通常会赋予层厚度精度和均匀性的最终。但这相对较慢。等离子体辅助的反应性磁控溅射会产生非常均匀的均匀性,并且快速。它可以很容易地缩放到较大的基板和更高的吞吐量。

 

成功模式

EMI构图是在窗户中经常用于航空航天和防御应用中的另一种窗口表面处理。这些可以从电磁干扰中加热窗户或屏蔽电子设备和系统,这可能会破坏其正常操作。 

EMI涂层通常由导电材料(通常是金属)组成,该模式反映或吸收了所需频率范围内的电磁波。这些图案本身通常采用轮毂和辐条,重叠的圆,矩形网格或六角形(蜂窝)阵列的形式,由在微米宽的线范围内组成,宽度通常为数百微米。网格参数(类型,大小,间距)取决于屏蔽,传输和衍射要求。

相干擅长创建一个图案,该模式可以提供必要的屏蔽水平,同时还保持窗户和涂料的最佳透明度和耐用性。天博体育app考虑了制造性的设计产品,以便天博体育app满足关键任务要求。

 

蓝宝石Windows

可以用自定义或标准图案和涂料涂有大窗口。

 

连贯的大格式窗口:交付质量,性能和成本

大格式窗口对于现代航空航天和防御应用至关重要。但是,只有少数供应商能够以质量,性能和成本的必要组合来制造它们。

Coherent脱颖而出,这要归功于天博体育app在制造大格式窗口的全面和垂直集成的方法。这种垂直集成使天博体育app能够控制生产过程的每个步骤,从原材料增长到最终组装。这是确保质量和可靠性一致的功能。这也使天博体育app能够推动快速创新和自定义以满足特定的应用程序要求。

了解有关的更多信息相干材料和天博体育app的光学制造能力.